计算作物需水量的修正的FAO方法

计算作物需水量的修正的FAO方法


发布日期: 2016-10-31 更新日期: 2016-10-31 编辑:jiping 浏览次数: 5552

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摘要: 本文在回顾各种ETo方法之后,介绍了最新推荐的标准——FAO Penman- Monteith方法,这是一个全球适用的计算作物需水量的标准,并且指出当缺少气候数据时,如何应用该方法。 参考蒸发量计算方法研究综述 FAO修正的Penman方法是原始Penman方...

本文在回顾各种ETo方法之后,介绍了最新推荐的标准——FAO Penman- Monteith方法,这是一个全球适用的计算作物需水量的标准,并且指出当缺少气候数据时,如何应用该方法。

参考蒸发量计算方法研究综述

FAO修正的Penman方法是原始Penman方法的改进,包括根据世界各地实测数据对风函数的修正。 FAO Radiation 方法是基于Makkink方法,最初用于荷兰湿润气候。通过对风函数和湿润条件引入一个校正系数,FAO Radiation方法适用的气候条件就更加宽泛了。

Blaney-Criddle方法,早在1950s初期就被引入应用于美国西部干旱地区,并在灌溉研究中得到广泛应用。FAO Blaney- Criddle方法通过引入校正因子使得该方法适用的气候条件更宽泛一些,校正因子取决于湿度、风速和日照条件的估计值。 Evaporation Pan 方法一直在众多农业气象站应用广泛。在标准的容器中实测得到的水分蒸发量被作为ETo参数而广泛应用,并且用于很多灌溉研究和实时的灌溉时间调整。

但是,需要一个Pan因子把自由水表面蒸发量校正到青草覆被的蒸发量。FAO No.24通过标准化pan因子使得该方法可以统一应用于不同气候条件和pan环境。决定作物需水量(ETcrop)的关键步骤是作物系数的标准化,使之适用于不同的作物生长阶段。假设了一种简单而统一的方法,给出了不同作物阶段的作物系数和众多不同作物的详细计算过程。该方法 已经被采纳并成为作物需水量计算的标准。

作为一个普通使用者甚至一个有实际经验的人,上述ETo估计方法可能使人迷惑了。为了评估在各种气候条件下各个估计方法的结果,在美国土木工程师协会(ASCE)灌溉需水委员会的赞助下进行了一次相关研究。 Jensen等人(1990)对ASCE的研究进行了报道。基于非常详细的对方法有效性进行评估的过程,采用一套经过仔细筛选的来自11个气候变化无常地区的实测数据进行比较,该研究分析了20种不同方法的结果。

该研究是非常具有启迪作用的,结果表明:在不同气候条件下,各个方法所得结果变化极大。 同时,欧洲共同市场(European Community)也委托了一项研究——采用来自欧洲不同实测研究中的数据对各种蒸发量计算方法所得到的结果进行评估(Choisnel等,1992)。上述研究证实FAO No.24中修正Penman方法过大估计蒸发量,并且随着研究区的变化,不同方法所得结果也是不一致的。

上述比较研究的结论总结如下:

  • Penman方法需要对风函数进行局地校验才能得到满意结果;
  • Radiation方法在湿润气候条件下能够得到比较好的结果,因为在湿润气候条件下,空气动力学条件相对很小;然而在干旱条件下,Radiation方法的结果无规律性,过低估计蒸发量;
  • Temperature方法仍然是经验性的,需要进行局地校验才能得到满意结果。不过Hargreaves方法(Hargreaves 和 Samani,1985)是一个特例,该方法适用于全球范围,都能得到合理的ETo结果。
  • Pan Evapotranspiration方法反映了根据自由水蒸发作用预测作物土壤水分蒸发蒸腾损失总量存在弊端。该方法可被用于小气候条件,因为在小气候条件下土层是起作用的,但是却不稳定。
  • ASCE的研究和欧洲的研究都表明,无论在干旱气候条件下还是在湿润气候条件下,Penman-Monteith方法都能得到很好的结果。

在缺失气候数据条件下应用FAO Penman-Monteith方法

建议将FAO Penman-Monteith公式作为估计参考蒸发量和作物蒸发量的标准方法。这种新方法以草地蒸发量为标准化参照物,被证实具有全球适用性,并且得到了国际灌溉和排水委员会和世界气象组织的赞誉。 由于该方法中包含估计缺失气象数据条件下蒸发量的步骤,因此FAO Penman-Monteith方法能适用于各种条件。这就排除了采用其他方法计算蒸发量的可能性,从而提高了参照物研究和作物需水量研究的透明度和一致性。

将ETo定义变为一种具有固定参数的假想的作物,在很大程度上,消除了以前需要测量参考ETo带来的相关问题,并且更加有利于用于估计作物用水量的作物系数的校验。

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